JP2008111990A - 接着剤付き光回路基板、光素子実装用部品及び光素子実装部品 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電極を有する光素子を搭載するための搭載部と前記搭載部にパッドを有する配線部品の一方の面側に積層される、コア部とクラッド部とを有する光導波路層より構成された光回路基板と、前記配線部品と前記光回路基板との間に、前記光素子の電極と前記搭載部のパッドとを電気的に接続する接着剤層と、を有するものである、接着剤付き光回路基板により達成される。前記光回路基板は、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとの電気導通をはかるためのレセプター構造を備えるものである。
【選択図】 図9
Description
(1) 電極を有する光素子を搭載するための搭載部と前記搭載部にパッドを有する配線部品の一方の面側に積層される、コア部とクラッド部とを有する光導波路層より構成された光回路基板と、
前記配線部品と前記光回路基板との間に、前記光素子の電極と前記搭載部のパッドとを電気的に接続する接着剤層と、
を有するものである、接着剤付き光回路基板。
(2) 前記光回路基板は、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとの電気導通をはかるためのレセプター構造を備えるものである、第(1)項に記載の接着剤付き光回路基板。
(3) 前記接着剤層は、樹脂と、フラックス活性を有する硬化剤と、半田粉と、を含み、前記半田粉と前記フラックス活性を有する硬化剤とが前記樹脂中に存在するものである、第(1)項又は第(2)項に記載の接着剤付き光回路基板。
(4) 前記接着剤層は、樹脂と、フラックス活性を有する硬化剤と、半田粉と、を含み、前記半田粉と前記フラックス活性を有する硬化剤とが前記樹脂中に存在する、接着ドライフィルムより構成されるものである、第(1)項乃至第(3)項のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
(5) 前記接着剤層において、前記樹脂は、エポキシ樹脂及びアクリルゴムを含むものである、第(3)項又は第(4)項に記載の接着剤付き光回路基板。
(6) 前記接着剤層において、前記フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基を含有する化合物である、第(3)項乃至第(5)項のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
(7) 前記接着剤層において、前記フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基と、エポキシ基と反応する基とを含有する化合物である、第(6)項に記載の接着剤付き光回路基板。
(8) 前記接着剤層において、前記フラックス活性を有する硬化剤は、アルキルカルボン酸又は芳香族カルボン酸である、第(6)項又は第(7)項に記載の接着剤付き光回路基板。
(9) 前記接着剤層において、前記半田粉は、Sn、Ag、Bi、In、ZnおよびCuから選ばれる二種以上を含む合金である、第(3)項乃至第(8)項のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
(10) 前記接着剤層において、前記半田粉は、100℃以上250℃以下の融点を有するものである、第(3)項乃至第(9)項のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
(11) 前記接着剤層において、前記樹脂は、室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂と、を含むものである、第(3)項乃至第(10)項のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
(12) 前記光回路基板は、前記光導波路層上に導体回路を有するものである、第(1)項乃至第(11)項のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
(13) 前記光回路基板は、前記光素子搭載面側に導体回路と、前記光回路基板を貫通し、該導体回路上に前記配線部品との電気導通をはかるため、前記配線部品の導電部材と金属接合するための導体部とを、有するものである、第(1)項乃至第(12)項のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
(14) 前記光回路基板は、前記コア部に、前記コア部の光路を、前記光素子の受発光部に向けて、屈曲させる光路変換部を有するものである、第(1)項乃至第(13)項のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
(15) 電極を有する光素子を搭載するパッドを有する配線部品と、
第(1)項乃至第(14)項のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板と、
を含んで構成され、
前記光回路基板と配線部品とが、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとを電気的に接続する接着剤層により接合された、光素子実装用部品。
(16) 前記光素子実装部品は、2つの前記配線部品が、前記光回路基板により橋架け状に接合された構造を有するものである、第(15)項に記載の光素子実装用部品。
(17) 電極を有する光素子と、
第(15)項又は第(16)項に記載の光素子実装用部品と、
を含んで構成され、
前記光素子実装用部品における、前記光回路基板を介して、前記光素子を搭載するためのパッドを有する配線部品の前記パッド上に、前記光素子が搭載され、
前記光回路基板と前記配線部品とは、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとを電気的に接続する接着剤層により接合された、光素子実装部品。
(18) 前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとは、前記光回路基板に形成されたレセプター構造を介して電気的に接続されたものである、第(17)項に記載の光素子実装部品。
(19) 前記光回路基板の光素子搭載面側に形成された導体回路と、前記光回路基板を貫通し、該導体回路上に前記配線部品の導電部材との、電気導通をはかるために形成された導体部と、前記配線部品の導電部材とを、金属接合されたものである、第(17)項又は第(18)項に記載の光素子実装部品。
(20) 前記光素子実装部品は、2つの前記配線部品が、前記光回路基板により橋架け状に接合された構造を有するものである、第(17)項乃至第(19)項のいずれか1項に記載の光素子実装部品。
(21) 前記光素子実装部品は、前記配線部品の光素子搭載部パッドと、前記光回路基板のレセプター構造部とを位置合わせし、前記光素子の電極を前記レセプター構造部に挿入し、前記レセプター構造部を介して、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとを金属接合して得られたものであるものである、第(17)項乃至第(20)項のいずれか1項に記載の光素子実装部品。
(22) 前記光素子実装部品における配線部品は、電子機器用配線部品である、第(17)項乃至第(21)項のいずれか1項に記載の光素子実装部品。
本発明によれば、光素子の搭載において位置あわせ精度が良好であり、光素子の実装が容易な光素子実装用部品及び光素子実装部品用光回路基板が得られる。本発明の光素子実装用部品は、光回路基板と配線部品とが個別に準備され、光素子搭載できる部位を有していれば良く、また、配線部品が少なくとも光素子搭載部を備えていれば良いので、小型化できるとともに、設計の自由度が高くなる。
また、本発明は、前記配線部品と、前記接着剤付き光回路基板と、を含んで構成され、前記光回路基板と配線部品とが、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとを電気的に接続する接着剤層により接合された、光素子実装用部品であり、これによれば、前記光素子実装用部品を用いた光素子の搭載において前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとの位置あわせ精度が良好なものとなり、更には、前記配線部品と前記光回路基板との組み合わせ自由度は高く、小型化が可能となる。
また、本発明は、電極を有する光素子と、前記光素子実装用部品と、を含んで構成され、前記光素子実装用部品における、前記光回路基板を介して、前記光素子を搭載するためのパッドを有する配線部品の前記パッド上に、前記光素子が搭載され、前記光回路基板と前記配線部品とは、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとを電気的に接続する接着剤層により接合された、光素子実装部品であり、これによれば、光素子の実装精度が高く、光伝播の損失を低減でき、薄型化も可能なものとなる。
本発明におけるレセプター構造とは、光回路基板に設けられた光素子搭載用貫通孔であり、前記貫通孔は、電気導体により、光素子と配線部品の電気回路とを電気接続される構造となるものである。また、前記貫通孔は、光素子の受発光部と光導波路のコア部との位置合わせ部として用いることができ、これを備えることにより、実装精度が良好なものとなり、より光伝播の損失を低減できる。
本発明における光素子としては、受光素子及び発光素子などが挙げられる。
本発明の接着剤付き光回路基板は、上記光回路基板において、前記配線部品との接合面に、前記導電部材間を電気的に接続する接着剤層を有するものである。以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
まず、図1(a)に示すような光導波路層101を用意する。
図1(a)に示すようにコア層102には、クラッド部より屈折率が高くなっているコア部が形成されている。また、光導波路層101は、コア部を形成するコア層102と、コア層102の両面に設けられたクラッド層103a,103bで形成されるクラッド部で構成されている。これにより、光がコア部内を伝送することができるようになる。前記光導波路層において、前記コア部は複数設けられていても良い。
コア層102を構成する材料としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ベンゾシクロブテン系樹脂、ノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂等の樹脂材料が挙げられる。これらの中でもノルボルネン系樹脂(特に、ノルボルネン系樹脂の付加重合体)が好ましい。これにより、透明性、柔軟性、絶縁性及び耐熱性に優れる。さらに、他の樹脂を用いた場合と比較して吸湿性を低くすることもできる。
前記露光に用いる活性エネルギー線としては、可視光、紫外光、赤外光及びレーザー光等の活性エネルギー光線や電子線、X線等が挙げられる。電子線は、例えば、50〜2000KGy程度の照射量で照射することができる。
クラッド層103a、103bを構成する材料としては、コア層102を構成する材料より屈折率が低いものであれば、特に限定されない。具体的には、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ノルボルネン系樹脂等の環状オレフィン系樹脂等の樹脂材料が挙げられる。これらの中でも、ノルボルネン系樹脂(特に、ノルボルネン系樹脂の付加重合体)が好ましい。これにより、透明性、絶縁性、柔軟性及び耐熱性に優れる。さらに、他の樹脂を用いた場合と比較して、吸湿性を低くすることもできる。
なお、クラッド層103a、103bは、同じ構成材料で構成されていても、異なる構成材料で構成されていても構わない。
前記光導波路層101は、光回路基板(光素子実装用部品)に光素子を搭載する際に、光素子搭載位置に応じて、光導波路層のコア部の光路を、光素子の受発光素子に向けて屈曲させる光路変換部を設けることができる。
光路変換部の一例について、その形成方法を説明する。
図1(b)に示すように、光路変換部105は、上述ような光導波路層101の一方の面側から断面が三角形状の空間を設けることによって形成された傾斜面を有している。
傾斜面は、コア層102に設けられたコア部の光の伝送方向に対して、傾斜(コア部の光の伝送方向に対してほぼ45度傾斜)するようになっている。これにより、例えば、図2中の矢印Aに示すようにコア層102に設けられたコア部を伝送してきた光が全反射されて、光の伝送方向をほぼ直角に変更することができる。
次に、レセプター構造部の製造方法について説明する。
レセプター構造部の製造方法としては、例えば、上記で得た光導波路層101に、レセプター構造を形成する所定の位置に開口部を設けたマスクを載せて、レーザーを照射することにより、光素子搭載面と配線部品接合面とを貫通するレセプター構造用貫通孔104を設けることにより得ることができる(光回路基板(G1)106)。
前記レセプター構造部は、少なくとも光素子の導電部材(電極、金属突起部)の位置にあわせて、光素子搭載部に形成される。また、後述するように、前記レセプター構造用貫通孔104は、所望のレセプター構造に合わせて、追加の導体部が加工される。
レセプター構造用貫通孔104の大きさとしては、光素子を搭載することができ、光素子と配線部品とを電気接続するための上記導電部材を配置することができればよいが、例えば、径が100〜125μm程度とすることができるが、これに限定されない。また、前記貫通孔の形状としては、円柱状又は角柱状など、特に限定されない。
前記レーザーとしては、例えば、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザー及び紫外線レーザー等が挙げられる。また、前記貫通孔の形成方法として、レーザー照射による方法を挙げたが、この製造方法に適する方法であればどのような方法でも良く、プラズマによるドライエッチング、ケミカルエッチング等の方法も挙げることができる。
本発明に用いる接着剤層は、導電部材間を電気的に接続することを可能とするものであり、具体例としては、樹脂及び導電性粒子を含むものが挙げられる。前記導電性粒子としては、導電性を有するものであれば、特に制限するものではなく、ニッケル、鉄、銅、アルミニウム、錫、鉛、クロム、コバルト、銀及び金など各種金属、これらの金属合金及び金属酸化物並びに半田などの金属粉末、カーボン及びグラファイトなどの導電性炭素粉末、更には、ガラス、セラミック及びプラスチックなどの粒子等の表面に前記金属をコートしたもの等が挙げられる。前記接着剤層として、より好ましいのは、半田粉およびフラックス活性を有する硬化剤を含むものである。このうち、半田粉とフラックス活性を有する硬化剤とは、樹脂中に存在するものであることが好ましいが、本発明に用いる接着剤層としては、接着剤のドライフィルムとした接着剤テープより形成されることが好ましい。また、前記接着剤層として、半田粉およびフラックス活性を有する硬化剤を含むものを用いることにより、接着工程において、半田粉の粒子がセルフアライメント効果により、導電部材部分に集中移動し、安定的な金属接合を形成し、電気的接合を可能にすることができる。
以下、接着剤層の各成分について具体的に説明する。
また、樹脂がエポキシ樹脂を含む場合、フラックス活性を有する硬化剤が、カルボキシル基と、エポキシ基と反応する基と、を有していてもよい。エポキシ基と反応する基としては、例えば、カルボキシル基、水酸基及びアミノ基等が挙げられる。
HOOC−(CH2)n−COOH (1)
上記式(1)において、nは、0以上20以下の整数である。
また、フラックス活性、接着時のアウトガス及び接着剤層の硬化後の弾性率やガラス転移温度のバランスから、上記式(1)中のnは、4以上10以下が好ましい。nを4以上とすることにより、エポキシ樹脂の架橋間距離が短すぎることによる接着剤層の硬化後の弾性率の増加を抑制し、被接着物との接着性を向上させることができる。また、nを10以下とすることにより、エポキシ樹脂の架橋間距離が長くなりすぎることによる弾性率の低下を抑制し、接続信頼性をさらに向上させることができる。
また、前記塗布液を、ポリエステルシート等の剥離基材上に塗布し、所定の温度で乾燥することにより、接着剤ドライフィルムとすることができる。このようにして得られたドライフィルムは、接着テープとして用いることができ、これを所望の大きさに調整して用いることができる。
また、上記ドライフィルムの作製において、剥離基材上に、前記塗布液を、印刷法やディスペンサーによる塗布などにより、接着剤層を形成する箇所のみに塗布し、所定の温度で乾燥することにより、予め接着箇所のみに接着剤層のパターンが形成された接着剤ドライフィルムを作製しても良い。
次いで、接着剤層付き光回路基板を説明するにあたり、代表例として、上記で得られたレセプター構造部を有する光回路基板と、樹脂とフラックス活性を有する硬化剤と半田粉を含む接着剤を用いた例を説明する。
このようにして、コア部とクラッド部とを有する光導波路層101において、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとの電気導通をはかるためのレセプター構造を備え、前記配線部品との接合面に、前記電極及びパッドを電気的に接続する接着剤層を有する接着剤付き光回路基板(G1)108を得ることができる。
ビアの形成方法としては、この製造方法に適する方法であれば、どのような方法でも良く、レーザー、プラズマによるドライエッチング、ケミカルエッチング等が挙げられる。レーザーとしては、例えば、炭酸ガスレーザー、エキシマレーザー及び紫外線レーザー等が挙げられる。
このとき、光回路基板の導体部(導体ポスト302)と配線部品の導電部材との接合部を、電気メッキなどにより金皮膜304を形成することが好ましく(図3(c))、金属の拡散防止層としてニッケルなどを電解メッキで形成してから金皮膜を形成しても良い。また、同様にして電解めっきにより、導体部の先端表面に半田被膜(半田層)を形成しても良い。
このようにして、コア部とクラッド部とを有する光導波路層101において、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとの電気導通をはかるためのレセプター構造を備え、前記光素子搭載面に導体回路303を有し、該導体回路303と配線部品との電気導通をはかるため、該導体回路303上に、前記光導波路層101を貫通し、前記配線部品の導電部材と金属接合するための導体ポスト(導体部)302が形成され、前記配線部品との接合面に、前記導電部材間を電気的に接続する接着剤層を有する接着剤付き光回路基板(G2)307を得ることができる。
本発明に用いる配線部品としては、光素子を搭載する際に、光素子の電極と配線部品の電気回路などの導電部材との電気導通をはかるための搭載部パッドが設けられているとともに、絶縁層と回路層とを有する回路基板が挙げられ、これを複数重ね合わせた多層回路基板で有ってもよく、リジッド回路基板及びフレキシブル回路基板などを用いることができる。前記配線部品は、少なくとも前記光素子搭載部が設けられているものであればよいが、電子部品が搭載されていても良い。また、前記配線部品としては、半導体素子の基板、コネクターなどの部品であっても良い。更には、前記配線部品としては、コンピューター、液晶ディスプレー、ゲーム機、カーナビゲーションシステム及び携帯電話などの電子機器用配線部品を用いることができる。
図6(a)に示すように、配線部品601は、絶縁層を有するコア基板602に、ドリル機で開口された開口部603が形成されている。また、コア基板602の両表面には導体回路604が形成されている。
このとき、導体回路604には、光素子を搭載する際に、光素子の電極と配線部品の電気回路などの導電部材との電気導通をはかるための搭載部となるパッドが設けられている。配線部品の両面に、光回路基板を介して、光素子を搭載する場合は、配線部品の両面の導体回路に、上記パッドを設ければ良い。
また、開口部603の内部はメッキ処理されており、コア基板602の両表面の導体回路604が導通されている。
上記パッドは、その表面に、電気メッキなどにより、金皮膜605を形成することが好ましく(図6(b))、金属の拡散防止層としてニッケルなどを電解メッキで形成してから金皮膜を形成しても良い。
<第1の態様(図7)>
第1の態様は、図7(c)に示すように、光素子を搭載するための光素子搭載部が設けられた配線部品と、コア部とクラッド部とを有する光導波路層より構成され、前記光素子の導電部材と配線部品の導電部材との電気導通をはかるためのレセプター構造を備えた光回路基板とを、含んで構成される光素子実装用部品の、前記配線部品の光素子搭載部に、光素子が、前記光回路基板を介して搭載されたものであって、前記光素子の電極と、前記配線部品のパッドとが、前記光素子の電極上に設けられた金属突起部が、前記レセプター構造内において、導体部として、直接に金属接合されるものである。
金属突起部の大きさとしては、レセプター構造用貫通孔に納められ、前記配線部品のオパッドと、十分に金属接合できる程度の大きさを有していれば良い。金属突起部を複数有する場合、前記金属突起部間のピッチは、前記光素子の導電部材間のピッチに相当し、一般的には、125μm又は250μmであるが、数十μm程度であっても良い。
まず、上記で得た接着剤層付き光回路基板(G1)108と、光素子搭載部パッド上に金皮膜605を形成した配線部品601’とを用意し、光回路基板(G1)106に形成されたレセプター構造用貫通孔104と、パッド上の金皮膜605とを位置合わせして重ね合わせて、光素子実装用部品(G1)704を得る(図7(b))。このとき、接着剤層付き光回路基板(G1)108と、配線部品601’とは、前記接着剤層により仮圧着するが、仮圧着の条件としては、接着剤層付き光回路基板(G1)108における接着ドライフィルムの仮圧着条件と同様にして行うことができる。
接着剤層は、接着後の状態において、樹脂および樹脂を貫通する半田領域を有する。樹脂中には、フラックス活性を有する硬化剤が残存していてもしていなくてもよい。
第2の態様は、図8(c)に示すように、第1の態様において、光回路基板が、光素子搭載面に導体回路を有し、前記光回路基板を貫通し、該導体回路と前記配線部品との電気導通をはかるため、該導体回路上に、前記配線部品の導電部材と金属接合するための導体部が形成された光回路基板(G2)305を用いたもので、前記光素子の電極と、前記配線部品のパッドとが、前記光素子の電極上に設けられた金属突起部(導電部材)が、前記レセプター構造内において、導体部として、直接に金属接合されるとともに、前記光素子搭載面に形成された導体回路上に前記光回路基板を貫通し、前記配線部品の導電部材と金属接合するための導体部(導電部材)と、それに対応する配線部品の導電部材とが、金属接合されるものである。
第2の態様に用いる光素子801としては、第1の態様で用いるものと同様の、前記レセプター構造内において導体部となる金属突起部(バンプ)(導電部材)802を有するものを用いることができる(図8(a))。
まず、上記で得た接着剤層付き光回路基板(G2)307と、光素子搭載部パッド上に金皮膜605を形成した配線部品601’とを用意し、光回路基板(G2)305に形成されたレセプター構造用貫通孔104と、パッド上の金皮膜605とを位置合わせするとともに、前記光回路基板を貫通し、前記配線部品の前記パッド以外の導電部材とを金属接合するための導体部としての導体ポスト302と、それに対応する配線部品の前記パッド以外の導電部材(図示せず。)とを位置合わせして重ね合わせて、光素子実装用部品(G2)803を得る(図8(b))。このとき、接着剤層付き光回路基板(G2)307と、配線部品601’とは、光素子実装用部品(G1)704と同様にして、前記接着剤層により仮圧着する。
このときの接着方法は、第1の態様と同様である。
まず、光回路基板(G1)106の配線部品接合面に、少なくとも光素子搭載部におけるレセプター構造用貫通孔104を覆うように銅及び銅合金等などの金属板1301を貼りあわせ(図4(a))、次に、前記レセプター構造内にスタッドバンプ1302を形成し(図4(b))、次に、前記金属板1301をエッチングし全面除去して、スタッドバンプを有する光回路基板(G1’)1303を得る(図4(c))。このとき、前記金属板1301を部分的に除去して回路を形成しても良い。
接着剤層の形成方法としては、前記接着剤付き光回路基板G1と同様にして、接着剤を直接塗布する方法、接着剤ドライフィルムを仮圧着する方法が挙げられる。
このようにして、コア部とクラッド部とを有する光導波路層101において、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとの電気導通をはかるためのレセプター構造と、前記レセプター構造内に、前記電気導通をはかるための導電部材としてのスタッドバンプを備え、前記配線部品との接合面に、前記導電部材間を電気的に接続する接着剤層を有する接着剤付き光回路基板(G1’)1305を得ることができる。
光素子1307としては、前記態様のように、電極(導電部材)上の金属突起部を形成しておく必要はなく、電気接続するための導電部材を有していれば良い。
次に、スタッドバンプを有する光回路基板(G2’)1402を用いて、光回路基板(G2’)1402の前記配線部品との接合面の所定の位置に、接着剤層1403を形成して、コア部とクラッド部とを有する光導波路層101において、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとの電気導通をはかるためのレセプター構造と、前記レセプター構造内に、前記電気導通をはかるための導電部材としてのスタッドバンプを備え、前記配線部品との接合面に、前記導電部材間を電気的に接続する接着剤層を有する接着剤付き光回路基板(G2’)1404を得ることができる(図5(b))。
光素子1406としては、前記態様のように、電極(導電部材)上の金属突起部を形成しておく必要はなく、電気接続するための導電部材を有していれば良い。
このようにして得られる光素子実装部品について、図11を用いて説明すると、例えば、光素子実装部品(G1)の場合、光回路基板(G1)106の一端に形成されたレセプター構造において、配線部品601’の光素子搭載部に、発光点を有する光素子701’が搭載され、光回路基板(G1)106を橋かけとして、他端に形成されたレセプター構造において、配線部品601’の光素子搭載部に、受光点を有する光素子701’’が搭載されたものが挙げられる。他の態様においても、同様に橋かけとした構造が挙げられる。また、上記の配線部品601’においては、電子部品が搭載されていても良い。
(接着テープの作製)
樹脂、半田粉、およびフラックス活性を有する硬化剤を含む厚さ40μmの接着テープ(接着テープ1〜14)を作製した。また、樹脂および半田粉を含み、フラックス活性を有する硬化剤を含まない接着テープ(接着テープ15)を作製した。
(光導波路)
光導波路用ワニスの調製
(触媒前駆体C1:Pd(OAc)2(P(Cy)3)2の合成)
漏斗を装備した2口丸底フラスコで、Pd(OAc)2(5.00g、22.3mmol)とCH2Cl2(30mL)からなる赤茶色懸濁液を−78℃で攪拌した。Cyはシクロヘキシル基を表し、Acは、アセチル基を表す。
漏斗に、P(Cy)3(13.12mL(44.6mmol))のCH2Cl2溶液(30mL)を入れ、そして、15分かけて上記攪拌懸濁液に滴下した。その結果、徐々に赤褐色から黄色に変化した。
−78℃で1時間攪拌した後、懸濁液を室温に温め、さらに2時間攪拌して、ヘキサン(20mL)で希釈した。
次に、この黄色の固体を空気中でろ過し、ペンタンで洗浄し(5×10mL)、真空乾燥して1次収集物を得た。
2次収集物は、上記のろ液を0℃に冷却して分離し、上記と同様に洗浄して乾燥させた。 収率は、15.42g(88%)であった。NMRのデータは次のようになった。1H−NMR(δ,CD2Cl2):1.18−1.32(br m,18H,Cy),1.69(br m,18H,Cy),1.80(br m,18H,Cy),1.84(s,6H,CH3),2.00(br d,12H,Cy),31P−NMR(δ,CD2Cl2):21.2(s)。以下、得られた1次収集物および2次収集物を、触媒前駆体C1とした。
HxNB(8.94g,0.05mol)、diPhNB(16.1g,0.05mol)、1−ヘキセン(4.2g,0.05mol)およびトルエン(142.0g)を、250mLのシーラムボトルで混合し、オイルバスで120℃に加熱して溶液を形成した。この溶液に、[Pd(PCy3)2(O2CCH3)(NCCH3)]テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(以下、「Pd1446」と略す。)(5.8×10−3g,4.0×10−6mol)およびN,N−ジメルアニリニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(以下、「DANFABA」と略す。)(3.2×10-3g,4.0×10-6mol)を、それぞれ濃縮ジクロロメタン溶液の形態で加えた。
添加後、得られた溶液を120℃で6時間維持した。勢いよく攪拌された混合物にメタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。沈殿した共重合体をろ過して集め、80℃のオーブンで、真空乾燥した。乾燥後の重量は、12.0gであった(収率:48%)。得られた共重合体の分子量を、THFを溶媒としてGPC法(ゲル浸透クロマトグラフィー法)で測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=16,196およびMn=8,448であった。共重合体の組成を、1H−NMRで測定すると、1H−NMR:54/46=HxNB/diPhNBコポリマーであった。以下、HxNB/diPhNBコポリマーを、ポリマーP1とした。
ポリマーP1(共重合体)の屈折率(屈折率は、プリズムカップリング法で測定、以下、同じ)は、波長633nmで、TEモードで1.5569であり、TMモードで1.5555であった。
ヘキシルノルボルネン(42.03g,0.24mol)およびジメチルビス(ノルボルネンメトキシ)シラン(7.97g,0.026mol)を秤量し、ガラス瓶にいれた。
このモノマー溶液に、酸化防止剤として、Ciba IRGANOX 1076(0.5g)およびCiba IRGAFOS 168(0.125g)を加え、モノマー酸化防止剤溶液を得た。
上記のポリマーP1を10wt%となるようにメシチレンに溶解した溶液(30.0g)に、モノマー酸化防止剤溶液(3.0g)、上記の触媒前駆体C1(4.94×10-4g,6.29×10-7mol、メチレンクロライド0.1mL中)、光酸発生剤(助触媒)として、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074(2.55×10-3g,2.51×10-6mol、メチレンクロライド0.1mL中)を加えて、ワニスV1を調製した。
このワニスV1を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。以下、Ciba IRGANOX 1076を「IRGANOX 1076」と、Ciba IRGAFOS 168を「IRGAFOS 168」と、RHODORSIL PHOTOINITIATOR 2074を「RHODORSIL 2074」とした。
DeNB(16.4g,0.07mol)、AGENB(5.41g,0.03mol)およびトルエン(58.0g)を、ドライボックス内のシーラムボトルに加えた。この溶液を80℃のオイルバス中で攪拌した。
この溶液に、(η6−トルエン)Ni(C6F5)2(0.69g,0.0014mol)のトルエン溶液(5g)を加えた。
添加後、得られた混合物を室温で4時間維持した。トルエン溶液(87.0g)を反応溶液に加えた。勢いよく攪拌した反応混合物にメタノールを滴下すると共重合体が沈殿した。
沈殿した共重合体をろ過して集め、60℃のオーブンで真空乾燥した。乾燥後の重量は、17.00gであった(収率:87%)。得られた共重合体の分子量を、THFを溶媒としてGPC法で測定すると(ポリスチレン換算)、Mw=75,000およびMn=30,000であった。
共重合体の組成を、1H−NMRで測定すると、1H−NMR:77/23=DeNB/AGENBコポリマーであった。以下、DeNB/AGENBコポリマーをポリマーP2とした。
ポリマーP2(共重合体)の屈折率は、波長633nmで、TEモードで1.5153であり、TMモードで1.5151であった。
上記のポリマーP2を30wt%となるようにトルエンに溶解した溶液(16.7g)に、酸化防止剤として、IRGANOX 1076(0.05g)およびIRGAFOS 168(1.25×10−2g)、および、光酸発生剤として、RHODORSIL 2074(0.1g、メチレンクロライド0.5mL中)を加えて、ワニスV2を調製した。
このワニスV2を0.2μmの細孔のフィルターでろ過して使用した。
基材上に、上記で得たクラッド層ワニスV2を塗布して、厚み50μmのクラッド層103aを形成し、次いで、前記クラッド層上に、上記で得たコア層ワニスV1を塗布して、厚み50μmのコア層102を形成し、次いで、前記コア層上に、上記クラッド層ワニスV2を塗布して、厚み50μmのもう一つのクラッド層103bを形成した。ここで、45℃で30分間加熱乾燥する。
さらに、コア層102と、コア層102の両面に設けられたクラッド層103a、103bとで形成されている中間体に、フォトマスクを通してUV光(波長:365nm、900mJ〜3000mJで照射量=3J/cm2)を照射しコア部を形成した。次に、オーブン中で、85℃で30分間加熱し、さらに150℃で60分加熱し、コア層102のコア部以外の部分及びクラッド層103a、103bの全てがクラッド部を構成された光導波路層101を得た。上記で得られた光導波路は、50μm高さ×50μm幅で、コア部を4本形成した。また、光回路基板の大きさとしては、30mm(縦)×100mm(横)であり、コア部の屈折率は、1.58、クラッド部の屈折率は1.52であった。
上記で得た光導波路層101を、エキシマレーザー(波長193nm、機器名:ProMaster(OPTEC社))のサンプルホルダーに、真空チャックで固定した。レーザー強度を7mJ、レーザー発振周波数を250Hz、レーザー光をカットするステンレスマスクの開口部が1mm×1mm、加工台の移動速度を45μm/s、加工台に移動距離を150μmに設定し、コア部と、コア部の外周に接合されたクラッド部とで構成される光導波路層101の反射部を形成する部分(光素子搭載部、光導波路層両端部のコア部4箇所)に、レーザーを照射し、光導波路層101に対するレーザーの照射領域を相対的に変化させることにより、光導波路層の光路変換部を形成する部位へのレーザーの照射時間を部分的に変化させて、レーザーの光導波路層の深さ方向に対する到達度を調整しつつ、光導波路層の構成材料を除去して、光路変換部を形成した。加工後の断面(反射部)を顕微鏡で観察した結果、上部クラッド層及びコア層の樹脂を除去した領域は二等辺三角形となっており、頂角はほぼ90°となっていた。
上記で得た光導波路層101に、光素子搭載部(光導波路層両端部の4箇所)において、光素子の電極(導電部材バンプ)(径が100μm)に合わせ、レセプター構造を形成する所定の位置に開口部を設けたマスクを載せて、上記同様にして、レーザーを照射することにより、光素子搭載面と配線部品接合面とを貫通するレセプター構造用貫通孔104を設けて、光回路基板G1を得た。
両面銅箔を有するFR−4のコア基板602に、ドリル機で開孔して開口部603を設けた後、無電解めっきにより、開口部603にメッキ処理を行い、コア基板602の両面の導通を図った。次に、前記銅箔をエッチングすることにより、光素子の導電部材と配線部品の導電部材との電気導通をはかるための搭載部となるパッドを含む導体回路604を形成した(図6(a))。上記パッドの表面には、金属の拡散防止層としてニッケル膜を電解メッキで形成し、さらに、電気メッキにより、金皮膜605を形成し、配線部品(20mm×20mm)を2個得た。
上記で得た接着テープ1を接合部に合わせて大きさを20mm×20mmに調整し、次に、上記で得た光回路基板の配線部品との接合面(両端部2箇所)に、上記接着テープ1を温度100℃で、1MPaの圧力を10秒掛けて貼り合わせて、接着剤層付き光回路基板を作製した。
次に、光素子として、VCSEL(面発光レーザー)とPD(フォトダイオード)を用意した。ここで用いた光素子は、その電極上に、前記光回路基板のレセプター構造内において導体部となる金属突起部(バンプ)を有するものであった。前記金属突起部は、径80μmφの半田バンプを、前記電極上に3個形成されたものを用いた。
次に、上記で用意した光素子の金属突起部を、上記光素子実装用部品における光回路基板(G1)に形成されたレセプター構造用貫通孔に位置合わせして、前記貫通孔に納めた。次に、温度160℃で加熱しながら、圧力1MPaで500秒間加圧しながら、熱圧着して、光回路基板(G1)と、配線部品とを接着すると共に、光素子の金属突起部と、配線部品の光素子搭載部パッドとを、セルフアライメントさせながら金属接合し、光素子が搭載された光素子実装部品(G1)を得た。
実施例1において、接着テープ1に換えて、それぞれ接着テープ2〜14を用いた以外は、実施例1と同様にして行い、実施例2〜14の光素子実装部品を得た。
また同様にして、実施例1において、接着テープ1に換えて、接着テープ15を用いた以外は、実施例1と同様にして行い、比較例1の光素子実装部品を得た。
102 コア層
103a,103b クラッド層
104 レセプター構造用貫通孔
105 光路変換部
106 光回路基板(G1)
107 接着剤層
108 接着剤付き光回路基板(G1)
301 金属板
302 導体ポスト
303 導体回路
304 金皮膜
305 光回路基板(G2)
306 接着剤層
307 接着剤付き光回路基板(G2)
601 配線部品
601’ パッド上に金皮膜を有する配線部品
602 コア基板
603 開口部
604 導体回路
605 金皮膜
606 接着剤層
701 光素子
701’ 発光点を有する光素子
701’’ 受光点を有する光素子
702 金属突起部
702a 信号線接続用電極上の金属突起部
703b グラウンド接続用電極上の金属突起部
703c 位置決め固定用金属突起部
703 受/発光点
704 光素子実装用部品(G1)
705 光素子実装部品(G1)
801 光素子
802 金属突起部
803 光素子実装用部品(G2)
804 光素子実装部品(G2)
1301 金属板
1302 スタッドバンプ
1303 光回路基板(G1’)
1304 接着剤層
1305 接着剤付き光回路基板(G1’)
1306 光素子実装用部品(G1’)
1307 光素子
1308 光素子実装部品(G1’)
1401 スタッドバンプ
1402 光回路基板(G2’)
1403 接着剤層
1404 接着剤付き光回路基板(G2’)
1405 光素子実装用部品(G2’)
1406 光素子
1407 光素子実装部品(G2’)
Claims (22)
- 電極を有する光素子を搭載するための搭載部と前記搭載部にパッドを有する配線部品の一方の面側に積層される、コア部とクラッド部とを有する光導波路層より構成された光回路基板と、
前記配線部品と前記光回路基板との間に、前記光素子の電極と前記搭載部のパッドとを電気的に接続する接着剤層と、
を有するものである、接着剤付き光回路基板。 - 前記光回路基板は、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとの電気導通をはかるためのレセプター構造を備えるものである、請求項1に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記接着剤層は、樹脂と、フラックス活性を有する硬化剤と、半田粉と、を含み、前記半田粉と前記フラックス活性を有する硬化剤とが前記樹脂中に存在するものである、請求項1又は2に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記接着剤層は、樹脂と、フラックス活性を有する硬化剤と、半田粉と、を含み、前記半田粉と前記フラックス活性を有する硬化剤とが前記樹脂中に存在する、接着ドライフィルムより構成されるものである、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記接着剤層において、前記樹脂は、エポキシ樹脂及びアクリルゴムを含むものである、請求項3又は4に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記接着剤層において、前記フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基を含有する化合物である、請求項3乃至5のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記接着剤層において、前記フラックス活性を有する硬化剤は、カルボキシル基と、エポキシ基と反応する基とを含有する化合物である、請求項6に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記接着剤層において、前記フラックス活性を有する硬化剤は、アルキルカルボン酸又は芳香族カルボン酸である、請求項6又は7に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記接着剤層において、前記半田粉は、Sn、Ag、Bi、In、ZnおよびCuから選ばれる二種以上を含む合金である、請求項3乃至8のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記接着剤層において、前記半田粉は、100℃以上250℃以下の融点を有するものである、請求項3乃至9のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記接着剤層において、前記樹脂は、室温で固形のエポキシ樹脂と、室温で液状のエポキシ樹脂と、を含むものである、請求項3乃至10のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記光回路基板は、前記光導波路層上に導体回路を有するものである、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記光回路基板は、前記光素子搭載面側に導体回路と、前記光回路基板を貫通し、該導体回路上に前記配線部品との電気導通をはかるため、前記配線部品の導電部材と金属接合するための導体部とを、有するものである、請求項1乃至12のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
- 前記光回路基板は、前記コア部に、前記コア部の光路を、前記光素子の受発光部に向けて、屈曲させる光路変換部を有するものである、請求項1乃至13のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板。
- 電極を有する光素子を搭載するパッドを有する配線部品と、
請求項1乃至14のいずれか1項に記載の接着剤付き光回路基板と、
を含んで構成され、
前記光回路基板と配線部品とが、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとを電気的に接続する接着剤層により接合された、光素子実装用部品。 - 前記光素子実装部品は、2つの前記配線部品が、前記光回路基板により橋架け状に接合された構造を有するものである、請求項15に記載の光素子実装用部品。
- 電極を有する光素子と、
請求項15又は16に記載の光素子実装用部品と、
を含んで構成され、
前記光素子実装用部品における、前記光回路基板を介して、前記光素子を搭載するためのパッドを有する配線部品の前記パッド上に、前記光素子が搭載され、
前記光回路基板と前記配線部品とは、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとを電気的に接続する接着剤層により接合された、光素子実装部品。 - 前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとは、前記光回路基板に形成されたレセプター構造を介して電気的に接続されたものである、請求項17に記載の光素子実装部品。
- 前記光回路基板の光素子搭載面側に形成された導体回路と、前記光回路基板を貫通し、該導体回路上に前記配線部品の導電部材との、電気導通をはかるために形成された導体部と、前記配線部品の導電部材とを、金属接合されたものである、請求項17又は18に記載の光素子実装部品。
- 前記光素子実装部品は、2つの前記配線部品が、前記光回路基板により橋架け状に接合された構造を有するものである、請求項17乃至19のいずれか1項に記載の光素子実装部品。
- 前記光素子実装部品は、前記配線部品の光素子搭載部パッドと、前記光回路基板のレセプター構造部とを位置合わせし、前記光素子の電極を前記レセプター構造部に挿入し、前記レセプター構造部を介して、前記光素子の電極と前記配線部品のパッドとを金属接合して得られたものであるものである、請求項17乃至20のいずれか1項に記載の光素子実装部品。
- 前記光素子実装部品における配線部品は、電子機器用配線部品である、請求項17乃至21のいずれか1項に記載の光素子実装部品。
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